EP1953156A1 - Verfahren zur Herstellung von Scopiniumsalzen - Google Patents

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EP1953156A1
EP1953156A1 EP07101363A EP07101363A EP1953156A1 EP 1953156 A1 EP1953156 A1 EP 1953156A1 EP 07101363 A EP07101363 A EP 07101363A EP 07101363 A EP07101363 A EP 07101363A EP 1953156 A1 EP1953156 A1 EP 1953156A1
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EP
European Patent Office
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formula
compound
phenyl
compounds
kat
Prior art date
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EP07101363A
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English (en)
French (fr)
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Erfindernennung liegt noch nicht vor Die
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Boehringer Ingelheim Pharma GmbH and Co KG
Original Assignee
Boehringer Ingelheim Pharma GmbH and Co KG
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Filing date
Publication date
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Priority to PCT/EP2008/050988 priority patent/WO2008092833A1/de
Priority to US12/524,630 priority patent/US20100105898A1/en
Priority to EP08708306.9A priority patent/EP2114938B1/de
Priority to JP2009547655A priority patent/JP5317207B2/ja
Priority to CA002676165A priority patent/CA2676165A1/en
Publication of EP1953156A1 publication Critical patent/EP1953156A1/de
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D451/00—Heterocyclic compounds containing 8-azabicyclo [3.2.1] octane, 9-azabicyclo [3.3.1] nonane, or 3-oxa-9-azatricyclo [3.3.1.0<2,4>] nonane ring systems, e.g. tropane or granatane alkaloids, scopolamine; Cyclic acetals thereof
    • C07D451/02—Heterocyclic compounds containing 8-azabicyclo [3.2.1] octane, 9-azabicyclo [3.3.1] nonane, or 3-oxa-9-azatricyclo [3.3.1.0<2,4>] nonane ring systems, e.g. tropane or granatane alkaloids, scopolamine; Cyclic acetals thereof containing not further condensed 8-azabicyclo [3.2.1] octane or 3-oxa-9-azatricyclo [3.3.1.0<2,4>] nonane ring systems, e.g. tropane; Cyclic acetals thereof
    • C07D451/04—Heterocyclic compounds containing 8-azabicyclo [3.2.1] octane, 9-azabicyclo [3.3.1] nonane, or 3-oxa-9-azatricyclo [3.3.1.0<2,4>] nonane ring systems, e.g. tropane or granatane alkaloids, scopolamine; Cyclic acetals thereof containing not further condensed 8-azabicyclo [3.2.1] octane or 3-oxa-9-azatricyclo [3.3.1.0<2,4>] nonane ring systems, e.g. tropane; Cyclic acetals thereof with hetero atoms directly attached in position 3 of the 8-azabicyclo [3.2.1] octane or in position 7 of the 3-oxa-9-azatricyclo [3.3.1.0<2,4>] nonane ring system
    • C07D451/06—Oxygen atoms

Definitions

  • the invention relates to a novel process for the preparation of scopinium salts of general formula 1 wherein Y - may have the meanings given in the claims and in the description.
  • a particularly preferred method according to the invention is characterized in that the reaction of the compound of formula 2 to the compound of formula 1 is carried out with the aid of a salt KatY, in which Kat + is selected from the group consisting of Li + , Na + and K + , especially preferably Na + and K + , and in which Y - may have the meanings given above.
  • the inventive method is characterized, inter alia that it allows in a single step without the need for isolation of the intermediate compound of formula 3 with direct access to the salts of formula 1 from compounds of formula. 2
  • Alkyl groups and alkyl groups which are part of other groups are branched and unbranched alkyl groups having 1 to 4 carbon atoms. Examples include: methyl, ethyl, propyl, butyl. Unless otherwise stated, of the above designations, propyl, butyl includes all of the possible isomeric forms. For example, the term propyl includes the two isomeric radicals n-propyl and iso-propyl, the term butyl n-butyl, iso-butyl, sec-butyl and tert-butyl.
  • Alkoxy or alkyloxy groups are branched and unbranched alkyl groups having 1 to 4 carbon atoms which are linked via an oxygen atom. For example: methoxy, ethoxy, propoxy, butoxy. Unless otherwise specified, all of the possible isomeric forms are included in the abovementioned designations.
  • lipophilic anions are understood as meaning those anions whose sodium or potassium salts have a solubility in polar organic solvents such as methanol or acetone of> 1% by weight.
  • Suitable solvents for carrying out the process according to the invention are preferably polar solvents.
  • Preferred solvents are selected according to the invention from the group consisting of water, methanol, ethanol, propanol and Isopropanol, wherein water and methanol according to the invention is of paramount importance.
  • Suitable bases for the saponification of the compounds of formula 2 to the compounds of formula 3 are preferably inorganic bases.
  • examples which may be mentioned are the alkali metal or alkaline earth metal carbonates, hydroxides and alcoholates.
  • the carbonates, hydroxides and alcoholates are preferably used in the form of their lithium, sodium or potassium salts.
  • Preferred bases are selected from the group consisting of sodium carbonate, lithium carbonate, potassium carbonate, calcium carbonate, sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium methylate, sodium ethylate, potassium methylate or potassium ethylate.
  • Particular preference is given to using one of the abovementioned potassium or sodium salts as the inorganic base, with the use of potassium hydroxide or sodium methoxide being particularly preferred according to the invention.
  • the process according to the invention is preferably carried out under mild reaction conditions, that is to say at temperatures in the range of 10-55.degree. C., more preferably 15-50.degree. C., particularly preferably 20-45.degree.
  • the compounds of formula 1 crystallize from the solution.
  • the products obtained can, if necessary, by recrystallization be purified from one of the abovementioned solvents.
  • the resulting crystals are isolated and dried in vacuo.
  • Salts of quaternary ammonium compounds are generally very soluble in water and alcohol. However, they are extremely poorly soluble in less polar organic solvents such as acetone, acetonitrile, hydrocarbons, halogenated hydrocarbons or ethers. Chemical reactions with quaternary ammonium compounds are therefore limited in principle to reactions in water, alcohol or strongly polar aprotic solvents such as DMF or NMP. This results in severe restrictions on the choice of reactants or their separation from the target product.
  • the compounds 1 allow a large number of reactions in less polar aprotic solvents and can be used where water or alcohol interfere.
  • the synthesis of tiotropium salts of formula 4 described in detail in Scheme 1 below and also in the experimental part of the present invention may serve.
  • a particularly preferred method according to the invention is characterized in that the final reaction of the compound of formula 6 to give the compound of formula 4 with the aid of a salt KatX ', in which Kat + is selected from the group consisting of Li + , Na + , K + , Mg2 +, Ca2 +, organic cations with quaternary N (eg, N, N-dialkylimidazolium, tetraalkylammonium) and in which X ' - may have the meanings given above.
  • Kat + is selected from the group consisting of Li + , Na + , K + , Mg2 +, Ca2 +, organic cations with quaternary N (eg, N, N-dialkylimidazolium, tetraalkylammonium) and in which X ' - may have the meanings given above.
  • the inventive method is characterized in particular by the fact that it can be performed in relatively nonpolar solvents due to the solubility of the intermediates of the formula 1 and 6 .
  • This allows a reaction under very mild conditions, which in comparison to reactions in highly polar aprotic solvents in the sensitive tiotropium salts result in fewer side reactions and, consequently, a higher yield.
  • the reaction of the compounds of the formula 1 with the compounds of the formula 5 is preferably carried out in an aprotic organic solvent, preferably in a weakly polar organic solvent.
  • Suitable solvents according to the invention are particularly preferably acetone, pyridine, acetonitrile and methyl ethyl ketone, with acetone, acetonitrile and pyridine preferably being used.
  • the reaction is carried out in a solvent selected from the group consisting of acetone and acetonitrile, wherein the use of acetone is particularly preferred according to the invention.
  • catalysts which are selected from the group consisting of zeolites, lipases, tert.
  • Amines such as N, N-dialkylaminopyridine, 1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane (DABCO) and diisopropylethylamine and alcoholates, such as, for example, sodium or potassium tert-butoxide, sodium or potassium isopropylate or sodium - or potassium ethoxide, wherein the use of zeolites and in particular zeolites and potassium tert-butoxide, according to the invention is particularly preferred.
  • Particularly preferred zeolites are molecular sieves which are selected from the group of molecular sieves having basic character consisting of sodium or potassium-containing aluminosilicates, preferably molecular sieves having the empirical formula Na 12 [(AlO 2 ) 12 (SiO 2 ) 12 ] x H 2 O, wherein the use of molecular sieve type 4A (stands for pore size of 4 angstroms) according to the invention is particularly preferred.
  • the reaction of 1 with 5 to the compound of formula 6 can be carried out at elevated temperature, depending on the type of catalyst.
  • the reaction is carried out at a temperature of 30 ° C, more preferably in a range of 0 to 30 ° C.
  • the compounds of formula 5 can be obtained by methods known in the art. Here is, for example, on the WO03 / 057694 to which reference is made in full at this point.
  • Another aspect of the present invention relates to the use of compounds of formula 2 as starting compounds for the preparation of compounds of formula 4 .
  • Another aspect of the present invention relates to the use of compounds of formula 2 as starting compounds for the preparation of compounds of formula 6.
  • Another aspect of the present invention relates to a process for the preparation of compounds of formula 4 , characterized in that a compound of formula 2 is used as starting compound for the preparation of compounds of formula 4 .
  • a further aspect of the present invention relates to a process for the preparation of compounds of the formula 6 , characterized in that a compound of the formula 2 is used as starting compound for the preparation of compounds of the formula 6 .
  • N-methylscopolamine Bromide is saponified in water with the addition of an equimolar amount of potassium hydroxide saponified at room temperature and treated with an equimolar or molar excess amount of a water-soluble hexafluorophosphate (sodium or potassium salt).
  • the N-methylscopinium hexafluorophosphate crystallized out as a white, slightly water-soluble product, is isolated, optionally washed with methanol and then dried at about 40 ° C in a vacuum.
  • N-methylscopolamine Bromide (40 g) is dissolved in methanol (120 ml) with the addition of a catalytic amount (4-14 mol%) of sodium methylate or NaOH or conc.
  • Sodium hydroxide solution brought to the transesterification reaction (20-45 ° C) and then treated with an equimolar or molar excess amount of a solution of sodium hexafluorophosphate (18 g in 40 ml) of methanol.
  • N-methylscopine hexafluorophosphate precipitates / crystallizes out as a white, slightly water-soluble product, is isolated, optionally washed with methanol and then dried at about 40 ° C. under reduced pressure.
  • Tiotropium hexafluorophosphate is not isolated in the context of the implementation of Example 2 but further reacted directly to the tiotropium bromide.
  • tiotropium hexafluorophosphate it was specifically prepared and isolated. Hereby, the following characterizing data were obtained.
  • the crystallized unreacted N-Methylscopiniumbromid is separated by filtration. (Fractionated precipitation). The crystal fractions were filtered off and dried. The composition of the fractions was determined by thin-layer chromatography. Tiotropium bromide in an isolated yield of 16.6 g (35%) (based on the compound used in Example 1). Purity HPLC> 99%. Purity DC: no impurities detectable.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Herstellung von Scopiniumslazen der allgemeinen Formel 1 worin Y - die in den Ansprüchen und in der Beschreibung genannten Bedeutungen haben kann.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Herstellung von Scopiniumsalzen der allgemeinen Formel 1
    Figure imgb0001
     worin Y- die in den Ansprüchen und in der Beschreibung genannten Bedeutungen haben kann.
    • Beschreibung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Scopiniumsalzen der Formel 1
    Figure imgb0002
     worin
    • Y-
    ein einfach negativ geladenes lipophiles Anion, vorzugsweise ein Anion ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Hexafluorophosphat, Tetrafluoroborat, Tetraphenylborat und Saccharinat, besonders bevorzugt Hexafluorophosphat oder Tetraphenylborat
    dadurch gekennzeichnet, daß eine Verbindung der Formel 2
    Figure imgb0003
     worin
    X-
    ein einfach negativ geladenes Anion ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Chlorid, Bromid, Iodid, Methansulfonat, p-Toluolsulfonat, Nitrat und Trifluormethansulfonat, bevorzugt Chlorid, Bromid, Iodid, Methansulfonat, Nitrat oder Trifluormethansulfonat, besonders bevorzugt Chlorid, Bromid oder Methansulfonat, besonders bevorzugt Bromid; und
    R
    ein Rest ausgewählt aus C1-C4-Alkyl, C2-C6-Alkenyl und C1-C4-alkylen-Phenyl, die jeweils substituiert sein können durch Hydroxy, Hydroxymethyl oder C1-C4-Alkoxy, bedeuten,
    gegebenenfalls in Form ihrer Solvate oder Hydrate in einem geeigneten Lösemittel unter Zusatz einer geeigneten Base zunächst zu einer Verbindung der Formel 3
    Figure imgb0004
     worin X- die vorstehend genannten Bedeutungen haben kann, verseift wird und die Verbindung der Formel 3 ohne Isolierung durch Umsetzung mit einem Salz Kat+Y-, wobei Kat+ für ein Kation ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Li+, Na+, K+, Mg2+, Ca2+, steht und Y- die vorstehend genannten Bedeutungen haben kann, in die Verbindung der Formel 1 überführt wird.
  • Ein erfindungsgemäß besonders bevorzugtes Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Umsetzung mit einer Verbindung der Formel 2 erfolgt, in der
    • R
    ein Rest ausgewählt aus -CH3, -CH2-CH3, -CH2-CH2-OH, -CH(OH)-CH3, -CH2-Phenyl, -CH(OH)-Phenyl und -CH(CH2OH)-Phenyl, bevorzugt -CH3, -CH2-CH3, -CH2-Phenyl, und -CH(CH2OH)-Phenyl, besonders bevorzugt -CH(CH2OH)-Phenyl, bedeutet.
  • Besonders bevorzugt ist ein Verfahren mit einer Verbindung der Formel 2 , in der X- Bromid und R -CH(CH2OH)-Phenyl bedeuten.
  • Ein erfindungsgemäß besonders bevorzugtes Verfahren betrifft die Herstellung einer Verbindung der Formel 1 in der
    • Y -
    ein einfach negativ geladenes Anion ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Hexafluorophosphat, Tetrafluoroborat und Tetraphenylborat, bevorzugt Hexafluorophosphat bedeutet.
  • Ein erfindungsgemäß besonders bevorzugtes Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Umsetzung der Verbindung der Formel 2 zur Verbindung der Formel 1 mit Hilfe eines Salzes KatY erfolgt, in dem Kat+ ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Li+, Na+ und K+, besonders bevorzugt Na+ und K+, und in der Y- die vorstehend genannten Bedeutungen haben kann.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist unter anderem dadurch gekennzeichnet, dass es in einem einzigen Schritt ohne notwendige Isolierung der Zwischenverbindung der Formel 3 den direkten Zugang zu Salzen der Formel 1 aus Verbindungen der Formel 2 erlaubt.
  • Als Alkylgruppen sowie Alkylgruppen, welche Bestandteil anderer Reste sind, werden verzweigte und unverzweigte Alkylgruppen mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen bezeichnet. Beispielsweise werden genannt: Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl. Sofern nicht anders genannt, sind von den vorstehend genannten Bezeichnungen Propyl, Butyl sämtliche der möglichen isomeren Formen umfaßt. Beispielsweise umfaßt die Bezeichnung Propyl die beiden isomeren Reste n-Propyl und iso-Propyl, die Bezeichnung Butyl n-Butyl, iso-Butyl, sec. Butyl und tert.-Butyl.
  • Als Alkoxy- oder Alkyloxygruppen, werden verzweigte und unverzweigte Alkylgruppen mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen bezeichnet, die über ein Sauerstoffatom verknüpft sind. Beispielsweise werden genannt: Methoxy, Ethoxy, Propoxy, Butoxy. Sofern nicht anders genannt, sind von den vorstehend genannten Bezeichnungen sämtliche der möglichen isomeren Formen umfaßt.
  • Unter lipophilen Anionen werden erfindungsgemäß solche Anionen verstanden, deren Natrium- oder Kaliumsalze eine Löslichkeit in polaren organischen Lösungsmitteln wie Methanol oder Aceton von > 1 Gew.-% aufweisen.
  • Als Lösungsmittel zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kommen bevorzugt polare Lösemittel in Betracht. Bevorzugte Lösemittel sind erfindungsgemäß ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Wasser, Methanol, Ethanol, Propanol und Isopropanol, wobei Wasser und Methanol erfindungsgemäß herausragende Bedeutung zukommt.
  • Als Base kommen zur Verseifung der Verbindungen der Formel 2 zu den Verbindungen der Formel 3 vorzugsweise anorganische Basen in Betracht. Beispielsweise seien genannt, die Alkali- oder die Erdalkalicarbonate, -hydroxide und -alkoholate. Bevorzugt werden die Carbonate, Hydroxide und Alkoholate in Form Ihrer Lithium-, Natrium- oder Kaliumssalze eingesetzt. Bevorzugte Basen sind ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Natriumcarbonat, Lithiumcarbonat, Kaliumcarbonat, Calciumcarbonat, Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Natriummethylat, Natriumethylat, Kaliummethylat oder Kaliumethylat. Besonders bevorzugt wird als anorganische Base eines der vorstehend genannten Kalium- oder Natriumsalze eingesetzt, wobei die Verwendung von Kaliumhydroxid oder Natriummethylat erfindungsgemäß besonders bevorzugt ist.
  • Grundsätzlich können pro Mol eingesetzte Verbindung der Formel 2 bevorzugt equimo 1 are Mengen an Base eingesetzt, wobei die Base gegebenenfalls auch in leichtem Überschuß eingesetzt werden kann. Wird als Lösungsmittel Methanol verwendet kann pro Mol eingesetzte Verbindung der Formel 2 auch weniger Base Verwendung finden. In einem solchen Fall gelingt die Umsetzung beispielsweise auch unter Verwendung von 0.01 bis 0,5 Mol, bevorzugt 0,02 bis 0,3 Mol, besonders bevorzugt 0,04 bis 0,15 Mol Base pro Mol eingesetzte Verbindung der Formel 2.
  • Pro Mol eingesetzte Verbindung der Formel 2 werden erfindungsgemäß bevorzugt 1 Mol, bevorzugt 1-1.5 Mol, gegebenenfalls auch 2-5 Mol des Salzes Kat+Y- eingesetzt. Für den Fachmann ist ersichtlich, dass der Einsatz geringerer Mengen an Salz Kat+Y- möglich ist, dass dies aber dann nur zu einer partiellen Umsetzung der Verbindung der Formel 2 führen kann. gegebenenfalls werden die Salze Kat+Y- im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch nur als Salze KatY bezeichnet.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren wird bevorzugt unter milden Reaktionsbedingungen, das heißt bei Temperaturen im Bereich von 10-55°C, besonders bevorzugt 15-50°C, besonders bevorzugt 20-45°C, durchgeführt. Nach vollständiger Zugabe der Salze KatY, teilweise auch schon während der Zugabe, kristallisieren die Verbindungen der Formel 1 aus der Lösung aus. Die erhaltenen Produkte können, falls erforderlich, durch Umkristallisation aus einem der vorstehend genannten Lösemittel gereinigt werden. Die erhaltenen Kristalle werden isoliert und im Vakuum getrocknet.
  • Salze quaternärer Ammoniumverbindungen , wie beispielsweise diejenigen der Formel 2 oder 3 sind im allgemeinen sehr gut wasser- und alkohollöslich. Sie sind jedoch ausgesprochen schwer löslich in weniger polaren organischen Solventien wie beispielsweise Aceton, Acetonitril, Kohlenwasserstoffen, Halogenkohlenwasserstoffen oder Ethern. Chemische Umsetzungen mit quaternären Ammoniumverbindungen sind deshalb im Grundsatz auf Umsetzungen in Wasser, Alkohol oder stark polaren aprotischen Lösemitteln wie DMF oder NMP beschränkt. Daraus ergeben sich starke Einschränkungen bezüglich der Auswahl von Reaktionspartnern oder deren Abtrennung vom Zielprodukt.
  • Viele Synthesestrategien scheitern an der Unmöglichkeit oder Schwierigkeit, quaternäre Ammoniumverbindungen aus wässriger oder alkoholischer Lösung von anderen Reaktionskomponenten zu trennen. Mit Hilfe der Anionen der Formel 1 kann dieses Problem gelöst werden. Es gelingt die selektive Fällung oder Kristallisation der quaternären Ammoniumverbindungen der Formel 1 aus Alkoholen oder Wasser durch Umsetzung der Verbindungen 2 mit den entsprechenden Salzen KatY und damit die Isolierung und Reinigung mit regelmäßig guter Ausbeute.
  • Die Verbindungen 1 ermöglichen aufgrund ihrer sehr guten Löslichkeit und der ausgesprochen hohen Stabilität des Anions eine Vielzahl von Reaktionen in weniger polaren aprotischen Lösungsmitteln und können dort angewendet werden, wo Wasser oder Alkohol stört. Als Beispiel dazu kann die in nachstehendem Schema 1 und auch im experimentellen Teil der vorliegenden Erfindung ausführlich beschriebene Synthese von Tiotropiumsalzen der Formel 4 dienen.
    Figure imgb0005
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung von Tiotropiumsalzen der Formel 4
    Figure imgb0006
     worin
    • X'-
    ein einfach negativ geladenes Anion, vorzugsweise ein Anion ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Chlorid, Bromid, Iodid, Sulfat, Phosphat, Methansulfonat, Nitrat, Maleat, Acetat, Citrat, Fumarat, Tartrat, Oxalat, Succinat, Benzoat, p-Toluolsulfonat und Trifluormethansulfonat, bedeuten kann,
    dadurch gekennzeichnet, daß eine Verbindung der Formel 2
    Figure imgb0007
     worin
    X-
    ein einfach negativ geladenes Anion ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Chlorid, Bromid, Iodid, Methansulfonat, p-Toluolsulfonat und Trifluormethansulfonat, bevorzugt Chlorid, Bromid, Iodid, Methansulfonat oder Trifluormethansulfonat, besonders bevorzugt Chlorid, Bromid oder Methansulfonat, besonders bevorzugt Bromid; und
    R
    ein Rest ausgewählt aus C1-C4-Alkyl, C2-C6-Alkenyl und C1-C4-alkylen-Phenyl, die jeweils substituiert sein können durch Hydroxy, Hydroxymethyl oder C1-C4-Alkoxy, bedeuten,
    gegebenenfalls in Form ihrer Säureadditionssalze sowie gegebenenfalls in Form ihrer Hydrate in einem geeigneten Lösemittel unter Zusatz einer geeigneten Base zunächst zu einer Verbindung der Formel 3
    Figure imgb0008
     worin X- die vorstehend genannten Bedeutungen haben kann, verseift wird und die Verbindung der Formel 3 ohne Isolierung durch Umsetzung mit einem Salz Kat+Y-, wobei Kat+ für ein Kation ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Li+, Na+, K+, Mg2+, Ca2+, steht und
    Y -
    ein einfach negativ geladenes lipophiles Anion, vorzugsweise ein Anion ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Hexafluorophosphat, Tetrafluoroborat, Tetraphenylborat und Saccharinat, besonders bevorzugt Hexafluorophosphat oder Tetraphenylborat
    bedeuten kann, in die Verbindung der Formel 1
    Figure imgb0009
     worin Y- die vorstehend genannten Bedeutungen haben kann, überführt wird,
    und anschließend die Verbindung der Formel 1 in einem Schritt mit einer Verbindung der Formel 5
    Figure imgb0010
     worin
    R
    ein Rest ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Methoxy, Ethoxy, Propoxy, Isopropoxy, Isopropenyloxy, Butoxy, O-N-Succinimid, O-N-Phtalimid, Phenyloxy, Nitrophenyloxy, Fluorophenyloxy, Pentafluorophenyloxy, Vinyloxy, 2-Allyloxy, -S-Methyl, -S-Ethyl und -S-Phenyl bedeutet,
    in einem geeigneten Lösemittel zu einer Verbindung der Formel 6
    Figure imgb0011
     umgesetzt werden, wobei die Gruppe Y- die vorstehend genannten Bedeutungen haben kann, und die Verbindung der Formel 6 ohne Isolierung durch Umsetzung mit einem Salz Kat+X'-, wobei Kat+ für ein Kation ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Li+, Na+, K+, Mg2+, Ca2+, organische Kationen mit quartärem N (z.B. N,N-Dialkylimidazolium, Tetraalkylammonium) steht und X'- die vorstehend genannten Bedeutungen haben kann, in die Verbindung der Formel 4 überführt wird.
  • Bevorzugt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Tiotropiumsalzen der Formel 4 , worin
    • X'-
    ein einfach negativ geladenes Anion ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Chlorid, Bromid, Iodid, Methansulfonat, p-Toluolsulfonat und Trifluormethansulfonat, bevorzugt Chlorid, Bromid, Iodid, Methansulfonat oder Trifluormethansulfonat, besonders bevorzugt Chlorid, Bromid oder Methansulfonat, besonders bevorzugt Bromid, bedeuten kann.
  • Ein erfindungsgemäß besonders bevorzugtes Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Umsetzung mit einer Verbindung der Formel 5 erfolgt, in der
    • R
    ein Rest ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Methoxy, Ethoxy, Propoxy, Isopropoxy, Isopropenyloxy, Butoxy, O-N-Succinimid, O-N-Phtalimid, Phenyloxy, Nitrophenyloxy, Fluorophenyloxy, Pentafluorophenyloxy, Vinyloxy und 2-Allyloxy bedeutet.
  • Ein erfindungsgemäß besonders bevorzugtes Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Umsetzung mit einer Verbindung der Formel 5 erfolgt, in der
    • R
    ein Rest ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Methoxy, Ethoxy, Propoxy,
    Isopropoxy, Isopropenyloxy, Butoxy, O-N-Succinimid, O-N-Phtalimid, Vinyloxy und 2-Allyloxy, bevorzugt ausgewählt aus Methoxy, Ethoxy, Propoxy, und Butoxy, besonders bevorzugt Methoxy oder Ethoxy bedeutet.
  • Ein erfindungsgemäß besonders bevorzugtes Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Umsetzung mit einer Verbindung der Formel 1 erfolgt, in der
    • Y -
    ein einfach negativ geladenes Anion ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Hexafluorophosphat, Tetrafluoroborat und Tetraphenylborat, bevorzugt Hexafluorophosphat bedeutet.
  • Ein erfindungsgemäß besonders bevorzugtes Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die abschließende Umsetzung der Verbindung der Formel 6 zur Verbindung der Formel 4 mit Hilfe eines Salzes KatX' erfolgt, in dem Kat+ ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Li+, Na+, K+, Mg2+, Ca2+, organische Kationen mit quartärem N (z.B. N,N-Dialkylimidazolium, Tetraalkylammonium ) und in der X'- die vorstehend genannten Bedeutungen haben kann.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass es aufgrund der Löslichkeit der Intermediate der Formel 1 und 6 in relativ unpolaren Lösemitteln geführt werden kann. Dies erlaubt eine Umsetzung unter recht schonenden Bedingungen , die im Vergleich zu Reaktionen in hochpolaren aprotischen Lösungsmitteln bei den empfindlichen Tiotropiumsalzen weniger Nebenreaktionen und damit zusammenhängend eine höhere Ausbeute zur Folge haben.
  • Die Umsetzung der Verbindungen der Formel 1 mit den Verbindungen der Formel 5 wird vorzugsweise in einem aprotischen organischen Lösemittel, bevorzugt in einem schwach polaren organischen Lösemittel durchgeführt. Als Lösemittel kommen erfindungsgemäß besonderes bevorzugt in Betracht Aceton, Pyridin, Acetonitril und Methylethylketon, wobei Aceton, Acetonitril und Pyridin bevorzugt zum Einsatz gelangen. Besonders bevorzugt erfolgt die Umsetzung in einem Lösemittel ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Aceton und Acetonitril wobei die Verwendung von Aceton erfindungsgemäß besonders bevorzugt ist.
  • Gegebenenfalls kann es sinnvoll sein, die Umsetzung der Verbindung der Formel 1 mit 5 durch Zusatz eines Katalysators zu aktivieren. Besonders schonende Aktivierung ist erfindungsgemäß möglich durch Katalysatoren, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Zeolithe , Lipasen, tert. Amine, wie beispielsweise N,N-Dialkylaminopyridin, 1,4-Diazabicyclo[2.2.2]octan (DABCO) und Diisopropylethylamin und Alkoholaten, wie beispielsweise, Natrium- oder Kalium-tert.-butylat, Natrium- oder Kalium-isopropylat oder Natrium- oder Kalium-ethylat, wobei die Verwendung von Zeolithen und insbesondere Zeolithen und Kalium-tert.-butylat, erfindungsgemäß besonders bevorzugt ist. Besonders bevorzugte Zeolithe sind Molekularsiebe die ausgewählt sind aus der Gruppe der Molekularsieben mit basischem Charakter bestehend aus Natrium-oder Kalium-haltigen Alumosilikaten, bevorzugt Molsiebe mit der Summenformel Na12[(AlO2)12(SiO2)12] x H2O, wobei die Verwendung von Molsieb Typ 4A (steht für Porengröße von 4 Angström) erfindungsgemäß besonders bevorzugt ist.
  • Die Umsetzung von 1 mit 5 zur Verbindung der Formel 6 kann , abhängig vom Katalysator-Typ bei erhöhter Temperatur erfolgen. Bevorzugt erfolgt die Umsetzung bei einer Temperatur von 30°C, besonders bevorzugt in einem Bereich von 0 bis 30°C.
  • Die Verbindungen der Formel 5 können nach im Stand der Technik bekannten Verfahren erhalten werden. Hierbei sei beispielsweise auf die WO03/057694 verwiesen, auf die an dieser Stelle diesbezüglich vollinhaltlich Bezug genommen wird.
  • Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft die Verwendung von Verbindungen der Formel 2 als Ausgangsverbindungen zur Herstellung von Verbindungen der Formel 4 . Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft die Verwendung von Verbindungen der Formel 2 als Ausgangsverbindungen zur Herstellung von Verbindungen der Formel 6.
  • Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Verbindungen der Formel 4 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Verbindung der Formel 2 als Ausgangsverbindung zur Herstellung von Verbindungen der Formel 4 eingesetzt wird. Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Verbindungen der Formel 6 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Verbindung der Formel 2 als Ausgangsverbindung zur Herstellung von Verbindungen der Formel 6 eingesetzt wird.
  • Die nachfolgenden Beispiele dienen der Illustration exemplarisch durchgeführter Syntheseverfahren. Sie sind lediglich als mögliche, exemplarisch dargestellte Vorgehensweisen zu verstehen, ohne die Erfindung auf deren Inhalt zu beschränken.
    • Beispiel 1: N-Methylscopinium-hexafluorophosphat
  • Figure imgb0012
    • Variante 1 a:
  • N-Methylscopolamin Bromid wird in Wasser gelöst unter Zusatz einer equimolaren Menge Kalilauge bei Raumtemperatur verseift und mit einer equimolaren oder molar überschüssigen Menge eines in Wasser löslichen Hexafluorophosphates (Natrium- oder Kaliumsalz) versetzt. Das N-Methylscopinium-hexafluorophosphat kristallisiert als weißes, wenig wasserlösliches Produkt aus, wird isoliert, ggf. mit Methanol gewaschen und dann bei ca. 40°C im Vakuum getrocknet.
    • Variante 1 b:
  • N-Methylscopolamin Bromid (40 g) wird in Methanol (120 ml) gelöst unter Zusatz einer katalytischen Menge ( 4-14 mol% ) Natriummethylat oder NaOH oder konz. Natronlauge zur Umesterungsreaktion gebracht (20-45°C) und anschließend mit einer equimolaren oder molar überschüssigen Menge einer Lösung aus Natriumhexafluorophosphat (18 g in 40 ml) Methanol versetzt.
  • Das N-Methylscopin-hexafluorophosphat fällt / kristallisiert als weißes, wenig wasserlösliches Produkt aus, wird isoliert, ggf. mit Methanol gewaschen und dann bei ca. 40°C im Vakuum getrocknet.
    • Ausbeute : 88-95%
  • Schmp.: 265-267°C (Schmelze unter Verfärbung);
    H-NMR: in Acetonitril-d3 σ(ppm): 1,9 (dd, 2H) , 2,55( dd, 2H), 2,9 (s,3H), 3,29 (s,3H), 3,95(dd, 4H), 3,85 (s, 1H).
    • Beispiel 2: Tiotropiumbromid
  • 1,6 g (5mmol) Methylscopinium Hexafluorophoshat (Beispiel 1) und 2,0 g (7,8 mmol) Dithienylglycolsäuremethylester werden in 50 ml Aceton und in Gegenwart von 10g Molsieb 4A 50-70 Stunden unter Rückfluß gekocht.
    Das Reaktionsgemisch wird filtriert, das Filtrat mit einer Lösung aus 0,3 g LiBr in 10 ml Aceton versetzt. Das auskristallisierte noch nicht umgesetzte N-Methylscopiniumbromid wird durch Filtration abgetrennt. Nach Zugabe von weiteren 0,6 g LiBr (gelöst in Aceton) fällt Tiotropiumbromid in einer isolierten Ausbeute von 30% (bezogen auf eingesetzte Verbindung nach Beispiel 1) aus.
    • Beispiel 3: Tiotropiumhexafluorophosphat
  • Tiotropiumhexafluorophosphat wird im Rahmen der Umsetzung nach Beispiel 2 nicht isoliert sondern direkt weiter zum Tiotropiumbromid umgesetzt.
    Für die Zwecke der Charakterisierung des Tiotropiumhexafluorophosphat wurde dieses spezifisch hergestellt und isoliert. Hierbei wurden die folgenden charakterisierenden Daten erhalten. Schmp.: 233-236°C (Schmelzen unter Verfärbung)
    H-NMR: in aceton-d6 : σ(ppm): 2,08 (dd, 2H) , 2,23( dd, 2H), 3,32 (s,3H), 3,50 (s,3H), 3,62(s,2H), 4,28(m, 2H), 5,39(m, 1H) ,6,25 (s), 7,02(m,2H), 7,027,22(m,2H), 7,46(m,2H), P-NMR: in aceton-d6 : σ(ppm): -143,04, Heptett, J =4,37.
    • Beispiel 4: Tiotropiumbromid
  • 31,5 g (100mmol) Methylscopinium Hexafluorophoshat (Beispiel 1) und 25,4 g (100 mmol) Dithienylglycolsäuremethylester werden in 400 ml Aceton und in Gegenwart von 40g Molsieb 4A, Pulver (Fluka) und DMAP (4,4-Dimethylaminopyridin) 24h unter Rückfluß gekocht. (Molsieb wurde nach 3h in gleicher Menge ausgetauscht.)
    Das Reaktionsgemisch wird filtriert, mit 200ml Aceton nachgewaschen, das Filtrat schrittweise mit einer Lösung aus 9,6 g LiBr (110mmol) in 110 ml Aceton versetzt. Das auskristallisierte noch nicht umgesetzte N-Methylscopiniumbromid wird durch Filtration abgetrennt. (Fraktionierte Fällung). Die Kristallfraktionen wurden abfiltriert und getrocknet. Die Zusammensetzung der Fraktionen wurde dünnschichtchromatographisch bestimmt. Tiotropiumbromid in einer isolierten Ausbeute von 16,6g (35%) (bezogen auf eingesetzte Verbindung nach Beispiel 1) aus. Reinheit HPLC> 99%. Reinheit DC: keine Verunreinigungen erkennbar.
    • Beispiel 5: Tiotropiumbromid
  • 1,6 g (5 mmol) Methylscopinium Hexafluorophoshat (Beispiel 1) und 1,25 g (5 mmol) Dithienylglycolsäuremethylester werden in 50 ml Aceton und in Gegenwart von 2g Molsieb 4A, Pulver (Fluka) und 6mg Kalium-tert.-butylat bei 0°C 4 h lang gerührt.
    Das Reaktionsgemisch wird filtriert, mit 20ml Aceton nachgewaschen, das Filtrat schrittweise mit einer Lösung aus 0,7 g LiBr (13mmol) in 11 ml Aceton versetzt. Das auskristallisierte noch nicht umgesetzte wird durch Filtration abgetrennt. (Fraktionierte Fällung). Die Kristallfraktionen wurden abfiltriert und getrocknet. Die Zusammensetzung der Fraktionen wurde dünnschichtchromatographisch bestimmt. Die Tiotropiumbromid-Fraktionen wurden abgesaugt, mit Aceton nachgewaschen, aus Wasser umkristallisiert, mit Aceton nachgewaschen und getrocknet. 1,2g (48% Ausbeute bezogen auf eingesetzte Verbindung nach Beispiel 1) Tiotropiumbromid wurden auf diese Weise isoliert. Reinheit HPLC: 99,8% , DC: keine Verunreinigung sichtbar;
    • Beispiel 6: Tiotropiumbromid
  • 31,5g (0,1 mol) Methylscopinium Hexafluorophoshat (Beispiel 1) und 30,5g (0,10mol) 2,2'-Dithienylglycolsäuremethylester werden in 400 ml Aceton gelöst und in Gegenwart von 90g Zeolith vom Typ 4A (Na12Al12Si12O48 x n H2O) und 0,2g (1mmol) Kalium-tert.-butylat über einen Zeitraum von 20-24 Stunden bei 0°C gerührt. Das Reaktionsgemisch wird filtriert, das Filtrat mit einer Lösung aus 8,7 g LiBr (8,7 g 0,10mol in 100 ml Aceton) versetzt.
    Das dabei auskristallisierte Produkt wird durch Filtration abgetrennt, mit Aceton gewaschen und dann getrocknet.
    Man erhält 41,4 g (87,7%) Ausbeute, bei 90% Umsetzungsgrad.
    • Beispiel 7: N-Methylscopinium Tetraphenylborat
  • 20g (80 mmol) Methylscopinium Bromid werden in 500 ml Methanol gelöst. 27,38 (80mmol) Natriumtetraphenylborat, gelöst in 150 ml Methanol werden zudosiert. Die enstandene Suspension wird 10 min bei Raumtemperatur nachgerührt und filtriert. Die abgetrennten Kristalle werden mit 50 ml Methanol gewaschen und getrocknet. Ausbeute: 39,1g (91,73% Ausbeute); Schmp.: 261°C.
    • Beispiel 8: Tiotropium Tetraphenylborat
  • 0,245 g (0,5 mmol) Methylscopinium Tetraphenylborat (Beispiel 7), und 0,154 g ( 0,6 mmol) 2,2- Dithienylglycolsäuremethylester werden in 25 ml Aceton gelöst und in Gegenwart von 1,0 g Zeolith vom Typ 4A (Na12Al12Si12O48 x n H2O) und 5 mg Kalium-tert.-butylat über einen Zeitraum von 20-30 Stunden bei 0°C gerührt.
    Laut HPLC sind 79% des umgesetzten 2,2- Dithienylglycolsäuremethylesters nach 26 h in Tiotropiumtetraphenylborat verwandelt. (nicht isolierte Ausbeute: 43%).
  • Die beispielhaft aufgeführten Reaktionen erfolgen praktisch ohne Bildung von Nebenprodukten.

Claims (9)

1. Verfahren zur Herstellung von Scopiniumsalzen der Formel 1
Figure imgb0013
Figure imgb0014
Y - ein einfach negativ geladenes lipophiles Anion, vorzugsweise ein Anion ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Hexafluorophosphat, Tetrafluoroborat, Tetraphenylborat und Saccharinat, besonders bevorzugt Hexafluorophosphat oder Tetraphenylborat
dadurch gekennzeichnet, daß eine Verbindung der Formel 2
Figure imgb0015
 worin
X- ein einfach negativ geladenes Anion ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Chlorid, Bromid, Iodid, Methansulfonat, p-Toluolsulfonat, Nitrat und Trifluormethansulfonat, bevorzugt Chlorid, Bromid, Iodid, Methansulfonat, Nitrat oder Trifluormethansulfonat, besonders bevorzugt Chlorid, Bromid oder Methansulfonat, besonders bevorzugt Bromid; und
R ein Rest ausgewählt aus C1-C4-Alkyl, C2-C6-Alkenyl und C1-C4-alkylen-Phenyl, die jeweils substituiert sein können durch Hydroxy, Hydroxymethyl oder C1-C4-Alkoxy, bedeuten,
gegebenenfalls in Form ihrer Solvate oder Hydrate in einem geeigneten Lösemittel unter Zusatz einer geeigneten Base zunächst zu einer Verbindung der Formel 3
Figure imgb0016
 worin X- die vorstehend genannten Bedeutungen haben kann, verseift wird und die Verbindung der Formel 3 ohne Isolierung durch Umsetzung mit einem Salz Kat+Y-, wobei Kat+ für ein Kation ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Li+, Na+, K+, Mg2+, Ca2+, steht und Y- die vorstehend genannten Bedeutungen haben kann, in die Verbindung der Formel 1 überführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umsetzung mit einer Verbindung der Formel 2 erfolgt, in der X- die in Anspruch 1 genannten Bedeutungen haben und kann und in der
R ein Rest ausgewählt aus -CH3, -CH2-CH3, -CH2-CH2-OH, -CH(OH)-CH3, -CH2-Phenyl, -CH(OH)-Phenyl und -CH(CH2OH)-Phenyl, bevorzugt -CH3, -CH2-CH3, -CH2-Phenyl, und -CH(CH2OH)-Phenyl, besonders bevorzugt -CH(CH20H)-Phenyl, bedeutet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
worin
Y - ein einfach negativ geladenes Anion ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Hexafluorophosphat, Tetrafluoroborat und Tetraphenylborat, bevorzugt Hexafluorophosphat bedeutet.
5. Verwendung von Verbindungen der Formel 2 als Ausgangsverbindungen zur Herstellung von Verbindungen der Formel 1 .
6. Verfahren zur Herstellung von Verbindungen der Formel 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Verbindung der Formel 2 als Ausgangsverbindung eingesetzt wird.
7. Verfahren zur Herstellung von Tiotropiumsalzen der Formel 4
Figure imgb0017
 worin
X'- ein einfach negativ geladenes Anion, vorzugsweise ein Anion ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Chlorid, Bromid, Iodid, Sulfat, Phosphat, Methansulfonat, Nitrat, Maleat, Acetat, Citrat, Fumarat, Tartrat, Oxalat, Succinat, Benzoat, p-Toluolsulfonat und Trifluormethansulfonat, bedeuten kann,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Verbindung der Formel 2
Figure imgb0018
 worin
X- ein einfach negativ geladenes Anion ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Chlorid, Bromid, Iodid, Methansulfonat, p-Toluolsulfonat, Nitrat und Trifluormethansulfonat, bevorzugt Chlorid, Bromid, Iodid, Methansulfonat, Nitrat oder Trifluormethansulfonat, besonders bevorzugt Chlorid, Bromid oder Methansulfonat, besonders bevorzugt Bromid; und
R ein Rest ausgewählt aus C1-C4-Alkyl, C2-C6-Alkenyl und C1-C4-alkylen-Phenyl, die jeweils substituiert sein können durch Hydroxy, Hydroxymethyl oder C1-C4-Alkoxy, bedeuten,
gegebenenfalls in Form ihrer Solvate oder Hydrate in einem geeigneten Lösemittel unter Zusatz einer geeigneten Base zunächst zu einer Verbindung der Formel 3
Figure imgb0019
 worin X - die vorstehend genannten Bedeutungen haben kann, verseift wird und die Verbindung der Formel 3 ohne Isolierung durch Umsetzung mit einem Salz Kat+Y-, wobei Kat+ für ein Kation ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Li+, Na+, K+, Mg2+, Ca2+, steht und
Y- ein einfach negativ geladenes lipophiles Anion, vorzugsweise ein Anion ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Hexafluorophosphat, Tetrafluoroborat, Tetraphenylborat und Saccharinat, besonders bevorzugt Hexafluorophosphat oder Tetraphenylborat
bedeuten kann, in die Verbindung der Formel 1
Figure imgb0020
 worin Y- die vorstehend genannten Bedeutungen haben kann, überführt und anschließend die Verbindung der Formel 1 in einem Schritt mit einer Verbindung der Formel 5
Figure imgb0021
 worin
R ein Rest ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Methoxy, Ethoxy, Propoxy, Isopropoxy, Isopropenyloxy, Butoxy, O-N-Succinimid, O-N-Phtalimid, Phenyloxy, Nitrophenyloxy, Fluorophenyloxy, Pentafluorophenyloxy, Vinyloxy, 2-Allyloxy, -S-Methyl, -S-Ethyl und -S-Phenyl bedeutet,
in einem geeigneten Lösemittel zu einer Verbindung der Formel 6
Figure imgb0022
 umgesetzt wird, wobei die Gruppe Y- die vorstehend genannten Bedeutungen haben kann, und die Verbindung der Formel 6 ohne Isolierung durch Umsetzung mit einem Salz Kat+X'-, wobei Kat+ für ein Kation ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Li+, Na+, K+, Mg2+, Ca2+, organische Kationen mit quartärem N steht und X'- die vorstehend genannten Bedeutungen haben kann, in die Verbindung der Formel 4 überführt wird.
8. Verwendung von Verbindungen der Formel 2 als Ausgangsverbindungen zur Herstellung von Verbindungen der Formel 4.
9. Verwendung von Verbindungen der Formel 2 als Ausgangsverbindungen zur Herstellung von Verbindungen der Formel 6.
10. Verfahren zur Herstellung von Verbindungen der Formel 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Verbindung der Formel 2 nach Anspruch 11 als Ausgangsverbindung zur Herstellung von Verbindungen der Formel 1 eingesetzt wird.
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